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如果試驗成功，中國將能夠建立起封存80噸至100噸放射性鈾的建筑，它們比街頭的加油站還要安全
□楊思安/ 文
清華大學東門一棟嶄新的辦公樓里，華能集團公司正在與一家清華大學附屬的集團
協(xié)商規(guī)劃，使用一種已經(jīng)被西方基本忽略的技術(shù)生成核能。如果成功，中國將能夠建立起封存80噸至100噸放射性鈾的建筑，這種建筑比街頭的加油站還要安全。
自從第一枚原子彈爆炸，核能就作為“超自然的能量”在大眾心中投下陰影。20世紀后期的大眾文化，反映出人們對常見的粒子中潛伏著邪惡力量的恐懼。發(fā)達國家采取舉措禁止核力量的擴散；相關(guān)公司為提供足夠安全保障所需的成本，有效抑制了美國公司建造核設(shè)施的行為。
由于核能危險且成本高，目前在中國能源組成中不足2%，煤耗則占到67%。但是現(xiàn)在，清華大學認為能夠解決危險和成本兩項困境——他們計劃重提已被埋沒40年之久的“卵石床”技術(shù)方案，將這一核能生成方式推向商業(yè)化。
“卵石床”設(shè)計雅致，模塊式的廠房小巧，核反應(yīng)堆有防熔功能，比傳統(tǒng)的水反應(yīng)堆更有效率。工廠副產(chǎn)品是氫氣。樂觀的技術(shù)人士相信，如果中國建立起十幾家“卵石床”反應(yīng)堆，將有助于形成一個工業(yè)生態(tài)體系，支持以氫氣為能源的清潔汽車。清華大學已經(jīng)開始運行世界僅存的兩個實驗反應(yīng)堆中的一個，并希望在3月獲批在山東或安徽展開更大規(guī)模的嘗試。
去年12月，華能國際能源集團公司、清華大學核能和新能源技術(shù)研究所、中國核工程和建設(shè)集團公司宣布組建一個新的聯(lián)盟，資助這一技術(shù)開發(fā)。華能的初始投資為1.5億美元，政府為技術(shù)開發(fā)也已經(jīng)投入約20億元人民幣。如果實驗反應(yīng)堆成功，2006年初就可能開始推廣，并計劃到2010年建立起200兆瓦的大型工廠。
“卵石床”反應(yīng)堆之所以被冠以此名，是因為半徑0.5毫米的二氧化鈾小球被封存在石墨球的中心，石墨球外又封上了非常堅固的高科技耐火材料，比如碳化硅。將30萬到45萬個這樣的燃料球堆疊著放進反應(yīng)塔，即開始發(fā)生裂變反應(yīng)。這些燃料球能耐受1600攝氏度的高溫。球內(nèi)的鈾分子被石墨分離，不會過度反應(yīng)。堆芯不會熔化，因為一旦溫度開始上升，鈾分子就更進一步遠離，反應(yīng)自動放緩。小球不斷從反應(yīng)堆底層被移開，測試其消耗后，要么被遺棄，要么和其他新球一起被重新置于頂部。
“卵石床”反應(yīng)堆的精妙之處就在于其簡約。所有核心功能，從燃料管理到熱量生成和調(diào)節(jié)以及反應(yīng)控制，全部被限制在一個相同的小型結(jié)構(gòu)之中。而傳統(tǒng)反應(yīng)堆需要用水來冷卻長長的濃縮燃料棒。在超高壓環(huán)境中，超熱蒸汽驅(qū)動反應(yīng)堆。中國的設(shè)計省去了壓水反應(yīng)堆必需的復(fù)雜蒸汽管理，使用惰性氦氣驅(qū)動渦輪。而在水冷反應(yīng)堆中，一旦控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題，內(nèi)核可能會因過熱而“熔化”，造成潛在的放射性災(zāi)難，因而必需在鋼筋混凝土的保護殼外再建一套龐大的安全系統(tǒng)。“卵石床”反應(yīng)堆中，氦氣循環(huán)自然而然，沒有危險。
“卵石床”反應(yīng)堆技術(shù)在普及使用前還面臨幾大障礙。
首先，只有技術(shù)能夠被證明穩(wěn)定和安全，組件成本才能下降，才有與傳統(tǒng)電站競爭的能力。后者每生產(chǎn)1千瓦時的電能，資金成本在600-1200美元之間。壓水反應(yīng)堆每千瓦時電能成本約2000美元，而仍在試驗階段的燃料電池發(fā)電每千瓦時可能會耗資5000美元。
中核能源科技有限公司高級顧問、清華大學教授徐元輝相信，“卵石床”反應(yīng)堆每千瓦時電能將耗資1500美元——這一點仍處于假定階段。這一技術(shù)的優(yōu)勢是反應(yīng)堆很小，可以在場外大規(guī)模生產(chǎn)組件再組裝，從而降低了建筑成本。
第二點是燃料處理本身的問題。過去曾經(jīng)發(fā)生過燃料球外觀殘缺導(dǎo)致石墨在高溫下被點燃，使輻射向空中散射的問題。另外，“卵石床”反應(yīng)堆比傳統(tǒng)的壓水反應(yīng)堆產(chǎn)生更多的廢物，而且廢物永久處理問題仍沒得到解決。“卵石床”技術(shù)的固有優(yōu)勢是核材料牢牢封存在堅殼內(nèi)，但這要求使用更多的放射性燃料。
中國在電站“退役”籌資方面，采納了保守的美國系統(tǒng)，要求核能運營商將資金的18%留做儲備金。但即便在美國，雖然將近20家電站已經(jīng)關(guān)閉，還有數(shù)十家很快完成其產(chǎn)品生命周期，卻只有三家電站真正“退役”——怎么處理廢物，大家心里都沒數(shù)。-
作者楊思安(Anne Stevenson-Yang)為美國信息產(chǎn)業(yè)機構(gòu)(USITC)駐北京首席代表
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